钆贝葡胺双功能对比一站式MRI成像对肝细胞癌的诊断价值分析
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钆贝葡胺双功能对比一站式MRI成像对肝细胞癌的诊断价值
分析
李丽艳;褚丽娟;赵伟;郭云志;申国强;王晓燕;周顺科
【摘要】Objective To explore the value of gadobenate dimeglumine (Gd-BOPTA)-based dualfunctional contrast enhanced one-step MRI (DFCE-MRI) in diagnosing hepatocellular carcinoma (HCC) assessed by the Liver Imaging Reporting and Data Management System (LI-RADS, 2014 version). Methods A total of 68 patients who were definitively diagnosed with cirrhosis accompanied by focal liver lesions (FLL) in Jilin City People's Hospital between October 2013 and September 2016 were included in this study. The patients were given MRI scans in the following order: (1) plain scan; (2) diffusion-weighted imaging (DWI); (3) Gd-BOPTA multi-phase enhancement; (4) Gd-BOPTA hepatobiliary phase scan 〔(1)+(2)+(3)+(4) was abbreviated as DFCE-MRI, (1)+(2)+(3) was abbreviated as multimodal MRI, and (3) was abbreviated as MCE-MRI〕. FLL were diagnosed based on the 2014 LI-RADS criteria and in comparison with the gold standard of pathological examination. Results In 68 cirrhosis patients, MRI identified 71 FLLs including 15 LR-1 and LR-2 lesions which were confirmed benign by pathology,three LR-3 lesions of which two were HCC, 12 LR-4 lesions of which 11 were HCC, and 29 LR-5 lesions which were all HCC. If the LR-1-LR-3 lesions were classified as negative, the AUCs of DFCE-MRI, multimodal MRI, and MCE-MRI based on LI-RADS criteria were 0.947,
0.894 and 0.852, respectively. The AUC of DFCE-MRI was significantly
higher than that of MCE-MRI (Z=2.110, P< 0.05). There was no significant difference in the AUC for DFCE-MRI vs. multimodal MRI (Z=1.079, P>0.05), or multimodal MRI vs. MCE-MRI (Z=0.753, P>0.05). Conclusion Gd-BOPTA based liver DFCE-MRI has high clinical value in diagnosing HCC according to the 2014 LI-RADS classification criteria. The technique can improve the diagnostic effectiveness of MRI.%目的基于2014年版肝脏影像报告和数据系统(LI-RADS),探讨钆贝葡胺(Gd-BOPTA)双功能对比一站式MRI成像(DFCE-MRI)对肝细胞癌(HCC)的诊断价值.方法选择2013年10月—2016年9月吉林市人民医院收治的68例临床确诊的肝硬化并肝局灶性病变(FLL)患者,依次行(1)平扫,(2)弥散加权成像(DWI),(3) Gd-BOPTA多期增强,(4)Gd-BOPTA肝胆期扫描的肝脏MRI 检查〔(1)+(2)+(3)+(4)简称DFCE-MRI,(1)+(2)+(3)简称多模态MRI,(3)简称多期增强MRI〕.采用2014年版LI-RADS分类标准对FLL进行诊断,并与病理检查结果进行比较.结果 68例肝硬化患者MRI共发现71枚FLL,其中LR-1类病灶和LR-2类病灶共计15枚,病理检查结果均为良性;LR-3类病灶3枚,2枚为HCC;LR-4类病灶12枚,11枚为HCC;29枚LR-5类病灶均为HCC.若将LR-1~LR-3类病灶归为阴性,LR-4~LR-5类病灶归为阳性,则基于DFCE-MRI、多模态MRI、多期增强MRI的LI-RADS分类诊断HCC的受试者工作曲线下面积(AUC)分别为0.947、0.894、0.852;其中AUCDFCE-MRI大于AUC多期增强
MRI(Z=2.110,P<0.05),AUCDFCE-MRI与AUC多模态MRI比较
(Z=1.079,P>0.05)、AUC多模态MRI与AUC多期增强MRI比较
(Z=0.753,P>0.05),差异均无统计学意义.结论基于2014年版LI-RADS分类标准,采用Gd-BOPTA肝脏DFCE-MRI对HCC有很好的诊断价值,有利于提高MRI诊断效能.
【期刊名称】《中国全科医学》
【年(卷),期】2018(021)009
【总页数】6页(P1124-1129)
【关键词】磁共振成像;钆贝葡胺;癌,肝细胞;肝脏影像报告及数据系统
【作者】李丽艳;褚丽娟;赵伟;郭云志;申国强;王晓燕;周顺科
【作者单位】132001 吉林省吉林市人民医院放射科;132001 吉林省吉林市人民医院放射科;132001 吉林省吉林市人民医院检验科;132001 吉林省吉林市人民医院
放射科;132001 吉林省吉林市人民医院放射科;132001 吉林省吉林市人民医院消
化内科;410011 湖南省长沙市,中南大学湘雅二医院放射科
【正文语种】中文
【中图分类】R730.261
本研究创新点:
本研究增加了特异性对比剂肝胆期的MRI扫描,进一步从细胞功能学方面对肝局
灶性病变(FLL)加以鉴别诊断,可以在常规多期增强和多模态MRI的基础上进一步提高对肝细胞癌的诊断效能,与以往报道相比,钆贝葡胺肝脏双功能对比一站式MRI成像更符合2014年版肝脏影像报告和数据系统(LI-RADS)的诊断流程。
肝脏影像报告和数据系统(LI-RADS)是2011年美国放射学院(ACR)基于专家共识和部分循证医学证据首次发布的基于增强CT或增强MRI的肝细胞癌(HCC)影像学诊断规范,包括适用范围、扫描技术的规范、影像征象的定义和病灶定性的思路,并分别于2013、2014年进行了两次更新,其中2014年版更新了诊断流
程图,并对病变分类进行优化,从而与临床常用的美国肝脏病学会(AASLD)和
器官获取与移植网络(OPTN)制订的指南达成一致,同时新增了肝脏特异性对比剂增强扫描的相关内容[1-2],因此需要新的MRI扫描方案与之匹配。
本研究
分析了68例肝硬化患者共71枚肝局灶性病变(FLL)的LI-RADS诊断分类,并
与临床客观诊断结果及病理结果进行比较,旨在探讨基于钆贝葡胺(Gd-BOPTA)肝脏双功能对比一站式MRI成像(DFCE-MRI),采用LI-RADS诊断HCC的效
能及临床应用价值。
1 资料与方法
1.1 临床资料选择2013年10月—2016年9月吉林市人民医院收治的行Gd-BOPTA肝脏DFCE-MRI检查的68例临床确诊的肝硬化患者的病例资料,患者年龄31~67岁。
患者均有完整的临床资料,均由手术病理检查证实,71枚FLL中
恶性病变54枚(52例),其中HCC 42枚、胆管细胞癌7枚、转移性肝癌5枚;良性病变17枚(16例),其中血管瘤7枚、肝硬化再生结节(RN)及不典型增生结节(DN)5枚、炎性病变3枚、局灶性结节增生(FNH)1枚、腺瘤1枚。
病灶最大径1.0~4.9 cm,其中最大径≤2.0 cm的病变31枚。
本研究经吉林市人民医院伦理委员会批准,患者均签署MRI平扫及增强MRI检查知情同意书。
排除手术治疗后的肝胆病变、严重系统性疾病或肾功能不全,以及不能达到屏气要求或有其他MRI检查禁忌证者。
1.2 扫描设备及检查方法采用PHILIPS公司Achieva 3.0 T超导磁共振成像系统,并行采集相控阵体线圈。
患者禁食6 h后取仰卧位,扫描范围从膈顶至肝下缘,呼吸带置于患者下腹部完成呼吸触发序列。
患者均进行肝脏MRI检查,依次包括:(1)肝脏常规MRI平扫〔包括轴位T1加权像(T1WI)同反相位、轴位及冠状
位T2加权像(T2WI)压脂像〕;(2)轴位弥散加权成像(DWI)序列;(3)Gd-BOPTA多期增强MRI,采用e-THRIVE序列进行增强前预扫描,于Gd-BOPTA注射后15 s开始进行动脉早期、动脉晚期扫描,两期之间无间隔,平均
扫描时间为10 s/期,分别于50、120 s进行门静脉期、平衡期扫描,扫描时间为10 s;(4)肝胆期扫描,延时60~90 min,采用e-THRIVE序列。
其中,(1)+(2)+(3)+(4)简称DFCE-MRI,(1)+(2)+(3)简称多模态MRI,(3)简称多期增强MRI。
DWI序列扫描参数,屏气的轴位DW-EPI序列,b值800 s/mm2;重复时间1 200 ms;回波时间 Minimum;脉冲重复激发次数(NEX) 4;扫描视野 40
cm×40 cm;矩阵128×128;层厚8 mm;间隔2 mm。
e-THRIVE序列扫描参数,脉冲重复间隔时间(TR)为3.1 ms,回波时间(TE)
1.45 ms,翻转角10°,矩阵192×256,扫描视野 385 mm,RFOV 70%,层厚
2 mm,SENSE加速因子4,动态采集数4。
成像层面上下使用饱和带,同时采用SPAIR脂肪抑制技术,Inversion Delay时间90 s,Frequency offset 100。
采用高压注射器经肘静脉团注Gd-BOPTA 0.2 ml/kg,注射流率为2.5 ml/s,注射后
立即用20 ml 0.9%氯化钠溶液以相同流率冲洗。
1.3 诊断标准采用2014年版LI-RADS对患者的影像学图像进行分类诊断:LR-1(肯定为良性)、LR-2(可能为良性)、LR-3(可疑HCC)、LR-4(高度怀疑HCC)、LR-5(肯定为HCC)、LR-Treated(接受过治疗)、LR-5V(有静脉癌栓)和LR-M(病变影像学特征可能为恶性,但不支持原发性肝癌)。
LI-RADS MRI分类标准中诊断HCC的主要征象有动脉期高强化、门静脉期或延迟期“廓清”表现、“包膜”表现、肿块生长阈值(6个月肿块增大≥50%、12个月肿块增大
≥100%或者新发肿块≥10 mm),次要征象包括HCC病灶肝胆期低信号、T2WI 稍高信号、弥散受限、晕状强化、马赛克构架、结节中结节、病灶内含脂、脂肪肝中不含脂病灶、血液产物等。
由2位放射科副主任医师盲法阅片诊断,意见不统
一时协商,并请主任医师会诊。
手术医师术中详细记录FLL位置、大小、数目及
毗邻关系,并逐一标记,确保MRI所示FLL与病理结果一一对应。
本研究以病理检查结果为金标准,依照原发性肝癌规范化病理诊断指南(2015年版)[3],对FLL标本“7点”基线取材,均由病理科主治医师按指南中的病理诊断标准分析诊断。
1.4 统计学方法采用SPSS 2
2.0统计学软件进行数据分析,基于Gd-BOPTA肝脏DFCE-MRI、多模态MRI和多期增强MRI 3种MRI扫描方案,分析LI-RADS分类[2]对HCC的诊断效能,绘制其受试者工作特征曲线(ROC曲线),计算阳性预测值(PPV)、阴性预测值(NPV)、灵敏度、特异度、ROC曲线下面积(AUC),3种MRI扫描方案诊断HCC的AUC两两比较采用Z检验。
以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 LI-RADS分类结果和病理结果本组68例肝硬化患者均行Gd-BOPTA肝脏DFCE-MRI检查,71枚FLL的LIRADS分类结果为,LR-1~LR-5类病灶59枚:LR-1~LR-2类病灶共15枚,其中血管瘤7枚、炎性病变3枚、RN 2枚,DN 2枚和FNH 1枚(未观察肝胆期为等信号、高信号之前归入LR-3类);LR-3类3枚,其中HCC 2枚、DN 1枚;LR-4类12枚,其中HCC 11枚(其中2枚未观察肝胆期低信号之前归入LR-3类)、腺瘤1枚;LR-5类29枚,均为HCC(见表1、图1);非LR-1~LR-5类病灶12枚。
2.2 基于3种扫描方案的LI-RADS LR-1~LR-5分类对HCC的诊断效能若将LR-1~LR-3类病灶归为阴性,LR-4~LR-5类病灶归为阳性,则基于DFCE-MRI、多模态MRI、多期增强MRI的LI-RADS分类诊断HCC的AUC分别为0.947、0.894、0.852,其中 AUCDFCE-MRI与 AUC多期增强MRI比较,差异有统计学意义(Z=2.110,P<0.05),AUCDFCE-MRI与 AUC多模态MRI比较
(Z=1.079, P>0.05)、AUC多模态MRI与 AUC多期增强MRI比较
(Z=0.753,P>0.05),差异均无统计学意义。
表1 基于3种MRI扫描方案的LI-RADS分类与病理结果对照(枚)Table 1 Comparison of LI-RADS classification with pathological findings based on the three MRI scanning schemes注:LI-RADS=肝脏影像报告和数据系统;DFCE-MRI=双功能对比一站式RMI成像,包括肝脏常规MRI平扫+轴位弥散加权成像(DWI)序列+钆贝葡胺(Gd-BOPTA)多期增强MRI+肝胆期扫描;多模态MRI包括肝脏常规MRI平扫+轴位弥散加权成像(DWI)序列+Gd-BOPTA多期增强MRI;多期增强MRI包括Gd-BOPTA多期增强MRI;HCC=肝细胞癌扫描方案 LI-RADS分类病理结果合计HCC 非HCC DFCE-MRI LR-1 0 7 7 LR-2 0 8 8 LR-3 2 1 3 LR-4 11 1 12 LR-5 29 0 29多模态MRI LR-1 0 7 7 LR-2 0 5 5 LR-3 4 3 7 LR-4 9 2 11 LR-5 29 0 29 LR-1 0 7 7 LR-2 0 3 3 LR-3 10 6 16 LR-4 3 1 4 LR-5 29 0 29多期增强MRI
若将LR-1~LR-2类病灶归为阴性,LR-3~LR-5类病灶归为阳性,则基于DFCE-MRI、多模态MRI、多期增强MRI的LI-RADS分类诊断HCC的AUC分别为0.941、0.853、0.794,但如此定义阳性时,多模态MRI、多期增强MRI方案诊断HCC的特异度<0.800,无实际临床意义,故不予采纳(见表2~5、图 2~4)。
3 讨论
HCC的早期诊断是临床制定有效治疗方案的基础,但目前尚缺乏高效的诊断规范[4]。
本研究入组肝硬化患者68例,符合2014年版LI-RADS规定的HCC高危人群,均进行了肝脏常规MRI平扫、DWI、Gd-BOPTA肝脏多期增强MRI检查,遵循2014年版LI-RADS诊断流程,探讨基于肝脏DFCE-MRI检查的LI-RADS分类对HCC的诊断效能及临床应用价值。
表2 基于DFCE-MRI的LI-RADS分类对HCC的诊断结果(枚)Table 2 Diagnostic results of DFCE-MRI for HCC according to the LIRADS
classification criteria注:a为 LR-4~LR-5类病灶,b为 LR-1~LR-3类病灶,c为LR-3~LR-5类病灶,d为 LR-1~LR-2类病灶DFCE-MRI 病理结果合计HCC 非HCC+a 40 1 41-b 2 16 18合计 42 17 59+c 42 2 44-d 0 15 15合计
42 17 59
表3 基于多模态MRI的LI-RADS分类对HCC的诊断结果(枚)Table 3 Diagnostic results of multimodal MRI for HCC according to the LI-RADS classification criteria注:a为 LR-4~LR-5类病灶,b为 LR-1~LR-3类病灶,c为LR-3~LR-5类病灶,d为 LR-1~LR-2类病灶多模态MRI 病理结果合计HCC 非HCC+a 38 2 40-b 4 15 19合计 42 17 59+c 42 5 47-d 0 12 12合计
42 17 59
表4 基于多期增强MRI的LI-RADS分类对HCC的诊断结果(枚)Table 4 Diagnostic results of MCE-MRI for HCC according to the LIRADS classification criteria注:a为 LR-4~LR-5类病灶,b为 LR-1~LR-3类病灶,c为LR-3~LR-5类病灶,d为 LR-1~LR-2类病灶多期增强MRI 病理结果合计HCC 非HCC+a 32 1 33-b 10 16 26合计 42 17 59+c 42 7 49-d 0 10 10合计
42 17 59
图1 肝脏钆贝葡胺双功能对比一站式MRI成像Figure 1 Liver images of Gd-BOPTA-based DFCE-MRI注:A为T2加权像(T2WI)压脂像,B为弥散加权
成像(DWI),C、D为T1WI同、反相位,E~I分别为e-THRIVE预扫描、动脉早期、动脉晚期、门静脉期、延时期,J~K为冠位T2WI抑脂像,L~M为冠位延时期,N~O为冠位肝胆期
表5 基于3种扫描方案的LI-RADS分类对HCC的诊断效能Table 5 Diagnostic efficiencies of the three scan schemes for HCC according to the LI-RADS classification criteria注:a以LR-4~LR-5类病灶为阳性,以LR-1~LR-3类病
灶为阴性;b以LR-3~LR-5类病灶为阳性,以LR-1~LR-2类病灶为阴性;PPV=阳性预测值,NPV=阴性预测值,AUC=受试者工作特征曲线下面积扫描方案 PPV(%)NPV(%)灵敏度(%)特异度(%) AUC DFCE-MRI 97.5a 88.9a 95.2a 94.1a 0.947a 95.5b 100.0b 100.0b 88.2b 0.941b多模态MRI 95.0a 78.9a 90.5a 88.2a 0.894a 89.3b 100.0b 100.0b 70.6b 0.853b多期增强MRI 97.0a 61.5a 76.2a 94.1a 0.852a 85.7b 100.0b 100.0b 58.8b 0.794b
LI-RADS分类诊断标准基于增强CT或增强MRI对HCC进行影像学诊断。
本研究多期增强MRI扫描采用的e-THRIVE技术,是一种脂肪抑制的T1 TFE容积扫描技术,特点是采用等体素容积采集可以达到2 mm3 的高分辨率成像;同时使用SENSE技术确保在单次屏气时采集80~100层以覆盖整个肝脏;采用e-THRIVE 序列进行增强前预扫描,于注射Gd-BOPTA后15 s后开始进行动脉早期、动脉晚期扫描,两期之间无间隔,平均扫描时间为10 s/期,为保证动脉晚期扫描的成功率,采用Gd-BOPTA作为细胞外间隙对比剂,其弛豫率是钆喷酸葡胺的2倍,在观察动脉期高强化方面更有优势;然后分别于50、120 s进行门静脉期、平衡期扫描,观察病灶有无“廓清”表现;并观察病灶大小、包膜、阈值增长等主要征象,可以进行初步的LR-3、LR-4、LR-5分类。
但HCC病灶最大径≤2.0 cm时,尚未具备HCC的典型血供特征和生物学特性,因此影响了多期增强MRI对HCC 小病灶诊断的准确率,而HCC最大径至3.0 cm时,是其生物学特性由相对良性向高度恶性转变的重要时期,在HCC小病灶时期进行临床治疗可以提高治愈率及患者生存率[4-5]。
图2 基于DFCE-MRI的LI-RADS分类诊断HCC的ROC曲线Figure 2 ROC curves of HCC diagnosis results according to the LI-RADS classification criteria based on DFCE-MRI
图3 基于多模态MRI的LI-RADS分类诊断HCC的ROC曲线Figure 3 ROC
curves of HCC diagnosis results according to the LI-RADS classification criteria based on multimodal MRI
图4 基于多期增强MRI的LI-RADS分类诊断HCC的ROC曲线Figure 4 ROC curves of HCC diagnosis results according to LI-RADS classification based on multiphase CE-MRI
遵循LI-RADS分类诊断标准,肝胆期低信号、T2WI稍高信号、弥散受限、病灶
内含脂、肝铁过载不含铁病灶、脂肪肝不含脂病灶、血液产物等辅助征象不能单独作为异常发现分类的依据,但这些征象可以用于调整HCC可能性,可据此将LR-
3类病灶下调至LR-2类甚至LR-1类病灶或上调至LR-4类病灶,因此本研究在
Gd-BOPTA多期增强MRI的基础上,辅以肝胆期扫描、T2WI、DWI、同反相位
等序列进一步观察上述辅助征象,调整LI-RADS分类。
DWI序列显示组织间表观弥散系数(ADC)值的差异取决于细胞内外水平衡及细胞结构的改变,而肿瘤细
胞增殖引起细胞外水分子弥散运动受限一般早于肿瘤组织内微血管密度的增加,故DWI可能在未检测到动脉期强化之前早期检测出HCC小病灶,与多期增强联合使用对检出最大径≤2.0 cm的恶性小病灶具有较高的互补性[6];同反相位可以显示病灶内含脂和脂肪肝中不含脂病灶;T2WI可以显示HCC呈轻中度高信号。
本
研究显示多模态MRI的AUC较常规多期增强MRI增高,提示其可以提高诊断效能;尤其Gd-BOPTA同时具有细胞外间隙对比剂和肝细胞特异性对比剂双重作用,作为肝细胞特异性对比剂,其3%~5%被有功能的肝细胞选择性地摄取后可以与
细胞内蛋白质结合,增强T1WI能力、导致40~120 min肝组织呈高度均一强化,而恶性肿瘤、尤其是中、低分化的HCC由于缺乏正常功能性肝细胞,无法摄取
Gd-BOPTA而呈现相对低信号[7-9]。
与国内外学者研究报道相比[10-12],本研究采用DFCE-MRI,在多模态MRI的基础上增加了Gd-BOPTA肝胆期MRI
检查,进一步提高了诊断效能,更符合2014年版LIRADS的诊断流程。
本研究显
示,增加肝胆期低信号这一恶性倾向的辅助征象之后,原诊断LR-3、LR-4类病变中,3枚调至LR-2类病灶,原诊断LR-3类病灶中,2枚调至LR-4类病灶,AUC 进一步提高至0.947,提示基于2014年版LIRADS的诊断标准,采用Gd-BOPTA肝脏DFCE-MRI对于HCC具有很好的诊断效果,利于提高MRI诊断报告的准确性。
综上所述,Gd-BOPTA肝脏DFCE-MRI从形态学及功能学两方面评价FLL的影像学特征,对发现异常并诊断HCC的效能较高,可以作为HCC高危人群FLL 2014年版LI-RADS分类的优选MRI扫描方案。
但与以往报道的LI-RADS MRI分类标准对HCC的诊断效能相比[11-12],本研究各项指标诊断HCC的AUC未见大幅度提高,原因可能在于本研究入组71枚病灶最大径均为1.0~4.9 cm,其中31例最大径≤2.0 cm,部分小HCC小病灶缺乏特异性主要征象归类于LR-3、LR-4类病灶,因此影响了HCC整体诊断效能的评价;此外,2014年版LI-RADS在国内尚处于初步应用推广阶段,还需在大量实践中进一步完善。
作者贡献:李丽艳进行文章的构思与设计,文章的可行性分析,文献/资料收集整理,撰写论文,对文章整体负责,监督管理;褚丽娟参与文章的构思与设计及可行性分析;赵伟负责肝功能检验;郭云志负责MRI扫描;申国强负责英文修订及审校;王晓燕负责肝硬化患者的临床诊断及病例筛选;周顺科负责文章的质量控制及审校,以及论文修订。
本文无利益冲突。
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